JPH0277445A - タイヤトレッド用カーボンブラック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、タイヤトレッド用として有用な高度の耐摩耗
性を与えるカーボンブラックに関し、とくにトラック、
バスなどの大型タイヤトレッド用に好適に使用される新
規特性のカーボンブラックに関する。

〔従来の技術〕

ゴム補強性のカーボンブラックには特性に応じた多様の
品種があり、この品種特性が配合ゴムの諸性能を決定づ
ける主要な因子となることから、通常、ゴム成分との配
合にあたっては最終用途に適合する品種特性のカーボン
ブラックを選定使用する手段が慣用されている。

例えば、タイヤトレッド部材に使用される高度の耐摩耗
性が要求されるゴム用途に対しては、ＳＡＦ　（ＮＩＩ
Ｏ）、夏ＳＡＦ　（Ｎ２２０）など粒子径が小さく、比
表面積の大きな品種のカーボンブラックが有効とされて
いる。ところが、この種のカーボンブラックはゴム成分
へのミキシング過程で混線物の粘度、硬度等を増大させ
、均質な分散状態を得ることが困難となる。このため、
ミキシングに要するエネルギーや時間が増加するばかり
でなく、分散加工性が後退して品質性能を劣化させる問
題点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、粒子径の小さいカーボンブラック使用時に二
律背反的に後退を招く混線分散加工性の向上化を図り、
よってミキシング過程での品質劣化を伴うことなく配合
ゴムに高度の耐摩耗性を付与することができる新規特性
のタイヤトレッド用カーボンブラックを提供するもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕 すなわち、本発明により提供されるタイヤトレッド用カ
ーボンブラックは、ＣＴＡＢが１２０〜１６０　ｒｄ／
ｇ：、　２４Ｍ４が９５〜１３５　ｍｌ／１００ｇ５Ｔ
ｉｎｔが１００〜１５０％の範囲にあり、かつ下記（１
）式で定義されるＭの値が下記（２）式の関係を満す特
性を備えることを構成上の特徴とする。

４８５−　ＩＪ８　（ＣＴＡＢＩ　≦Ｍ≦４８５−１．
１８　（ＣＴＡＢ）・・・・・・・・・（２） 但し、ＣＴＡＢはＣＴＡＢ比表面積（ｒｒｉｌ／　ｇ　
）、２４Ｍ４は２４Ｍ４ＤＢＰ吸油ｍ　（ｍｌ／　１０
０ｇ）、Ｔｉｎｔは比着色力（％）、ＩＡはよう素吸着
量（ｓｇ／　ｇ　）　、Ｎ　２　Ｓ　Ａは窒素吸着比表
面積（耐／ｇ）　、Ｄｓｔは遠心沈降法による凝集体ス
トークス相当径分布における最大頻度のストークス相当
径（０層）、ΔＤｓｔは前記分布における最大頻度の５
０％頻度が得られる大小２点のストークス相当径の差を
指すものとする。

上記したカーボンブラックの各特性は、以下の測定方法
による値が用いられる。

（１）　　ＣＴＡＢ ＡＳＴＭ　０３７６５−８０　’５ｔａｎｄａｒｄ　Ｔ
ｅ５ｔ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒＣａｒｂｏｎ　Ｂｌａｃ
ｋ−ＣＴＡＢ　（ＣＥＴＹＬＴＲＩＭＥＴＩＩＹＬ　Ａ
ＭＭＯＮＩＵＭＢＲＯＭＩＤＥ）　５ｕｒｆａｃｅ　Ａ
ｒｅａ”による。

（２）　　２４Ｍ４ ＡＳＴＭ　Ｄ３４９３−８５ａ　　”５ｔａｎｄａｒｄ
　Ｔｅ５ｔ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆ’ｏｒＣａｒｂｏｎ　Ｂ
ｌａｃｋ−Ｄｌｂｕｔｙｌ　Ｐｈｔｈａｌａｔｃ　Ａｂ
ｓｏｒｐｔｉｏｎＮｕｍｂｅｒ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｒｅｓ
ｓｅｄ　５ａｓｐｌｃ’　ｌこよる〇（３）　　Ｔ　１
ｎｔ ＪＩＳ　Ｋ８２２１−８２“ゴム用カーボンブラックの
試験方法”　　８．１．３項を用い、対比試料をＩＲＢ
”３による。

（４）ＩＡ ＪＩＳ　Ｋ６２２１−８２“ゴム用カーボンブラックの
試験方法＝　　６．１．１項による。

（５）Ｎ２ＳＡ ＡＳＴＭ　Ｄ３０３７−８８　’５ｔａｎｄａｒｄ　Ｔ
ｅ５ｔ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒＣａｒｂｏｎ　Ｂｌａｃ
ｋ−８ｕｒｆａｃｅ　Ａｒｅａ　ｂｙ　Ｎｉｔｒｏｇｅ
ｎＡｄｓｏｒｐｔｌｏｎ”　Ｍｅｔｈｏｄ　Ｂによる。

（８）　　Ｄ　ｓｔ、　　ΔＤｓｔ 乾燥カーボンブラック試料を少量の界面活性剤を含む２
０％エタノール水溶液と混合してカーボンブラック濃度
５０ｍｇ／Ｉの分散液を作成し、これを超音波で十分に
分散させて試料とする。ディスク・セントリフユージ装
置（英国Ｊｏｙｅｓ　Ｌｏｅｂ１社製）を８００Ｏｒｐ
ｍの回転速度に設定し、スピン液（２％グリセリン水溶
液）をｌＯｍＩ加えたのち、１ｍｌのバッファー液（エ
タノール水溶液）を注入する。次いで試料液０．５ｍｌ
を注射器で加えて遠心沈降を開始し、同時に記録計を作
動させて光学的に凝集体ストークス相当径の分布曲線を
作成する。

得られた分布曲線における最大頻度のストークス相当径
Ｄｓｔ（ｎｓ）とし、最大頻度の５０％の頻度が得られ
る大小２点のストークス相当径の差をΔＤｓｔ（ｎ−）
とする。この測定方法にょるＡｓＴＭ　Ｄ−２４５ｔａ
ｎｄａｒｄ　Ｒｃｒｃｒｃｎｃｃ　Ｂｌａｃｋ　Ｃ−３
Ｎ２３４のＤｓＬは８０止、ΔＤｓｔは６００ｍとなる
。

本発明で特定したＣＴＡＢ　１２０〜＋６０ｒｒｌ”／
ｆ。

２４Ｍ４　９５〜１３５ｍ１／１００ｇ５Ｔｉｎｔ　　
１００〜１５０％の特性範囲は、配合ゴムに好適な耐摩
耗性ならびに分散加工性能を付与するための前提要件と
なるもので、これら各特性が上記範囲を下田る場合には
目的とする高度の耐摩耗性を得ることができず、他方、
上記範囲を越えると分散加工性の大幅な後退とゴム成分
の硬度上昇を招く。

一般に、ＣＴＡＢを大きくすると配合ゴムの耐摩耗性を
向上させるために有効に作用するが、同時に加工性能の
低下が著しくなる。また、一方では２４Ｍ４の低下とＮ
２５Ａの増大を引き起す結果、ＣＴＡＢの増大に伴って
本発明で定義したＭ値は低減化する。

本発明で定義したＭ値は、高度の耐摩耗性を付与するた
めに必要な２４Ｍ４およびＴ　Ｉｎｔの増加に加えてゴ
ム配合物の加工性を向上させるためのＩＡ／Ｎ２５Ａ比
ならびにＤ　ｓｔ／ΔＤｓＬ比の増大を配慮したパラメ
ーターで、本発明によるカーボンブラックのＭ値は従来
品種に比べＣＴＡＢに対する水準として相対的に高位に
位置する点に特徴がある。

すなわち、カーボンブラックの特性としてＣＴＡＢが１
２０〜１６０　ｒｄ／　ｇ　、　２４Ｍ４が９５〜１３
５ｍ１／　１００ｇ、　Ｔ　Ｉｎｔが１００〜１５０％
の範囲にあり、かつＭ値が４６５−１．８８　（ＣＴＡ
　Ｂ〕≦Ｍ≦４６５−１．１８　（ＣＴＡＢ）の関係に
位置する要件を満足する場合に高度の耐摩耗性と良好な
加工性の両立付与が可能となる。

上記の特性要件を具備する本発明のカーボンブラックは
、通常のオイルファーネス方式による反応炉を用い生成
反応温度、反応時間、燃焼ガス流速などの諸条件を適宜
設定制御することにより製造することができる。

〔作　　用〕

一般に、粒子径の小さな高Ｎ２５Ａ級のカーボンブラッ
クは九位のＴ　Ｉｎｔを有するが、反面、ストラフチア
−の発達が阻害され特に２４Ｍ４の低下が余儀なくされ
る結果、耐摩耗性の向上が少なくなると共に分散加工性
が大幅に後退することになる。本発明のカーボンブラッ
クは、同一の比表面積水準において高位のＴ　ｉｎｔと
２４Ｍ４を兼備しており、この特性要件が上述したＣＴ
ＡＢ。

２４Ｍ４．ＴｉｎＬおよびＭ値の機能と併せて粒子径を
殊更小さくすることなしに高度の耐摩耗性を付与し、同
時に配合ゴムの硬度抑制および均質分散性の面でも有効
に作用する。

〔実　施　例〕

炉頭部に接線方向空気供給口と炉軸方向に挿着された燃
焼バーナーおよび原料油噴射ノズルを有する燃焼室（直
径４００ｍ１１１．長さ５００ｍｍ）を設置し、該燃焼
室と同軸的に連結する前段狭径反応室（直径１９０ｍｍ
、長さ１００１００Ｏ、後段狭径反応室（直径１５０ｍ
鵬、長さ５００＋ｏ＋ｓ）および広径反応室（直径３０
０ｍ脂）とから構成されたオイルファーネス炉を用い発
生条件を変えてカーボンブラックを製造した。

原料油としては比重（＋５／４℃月、０７３、粘度（エ
ングラ−４０／　２０℃）　２．１０、トルエン不溶分
０．０３％、相関係数（ＢＭＣＩ）１４０、初期沸点１
０３℃の芳香族炭化水素浦を、また燃料油には比重（１
５／　４℃）０．９０３、粘度（Ｃ８Ｔ５０℃）　ＩＧ
、１、残成分５．４％、硫黄分１．８％、引火点９６℃
の炭化水素油を用いた。

表１に発生条件、表Ｈに得られた本発明カーボンブラッ
クの特性をそれぞれＲｕｎ　Ｎｏ、と対比して示した。

なお、表■のＲｕｎＮｏ、８〜１１は本発明の特性要件
を外れる従来品種のカーボンブラックを示したものであ
る。

次に、これらのカーボンブラック試料を表■に示す配合
比により天然ゴムに配合した。

表　　　■ 表■の配合物を１４５℃の温度で加硫処理して得られた
ゴム組成物につき各種ゴム特性をｔｐ１定し、結果をＲ
ｕｎ　Ｎ（Ｌと対応させて表■に示した。

なお、ゴム特性の測定方法および測定条件は下記によっ
た。

（１）　　摩　　耗　　量 ランボーン摩耗試験機（機械式スリップ機構）を用い、
次の条件で測定した。

試験片：厚さ１０ｍｍ、外径４４ｎｕｓエメリーホイー
ル： ＧＣタイプ、粒度＃８０、硬度Ｈ 添加カーボンランダム粉： 粒度＃８０、添加量的９に／分 エメリーホイール面と試験片との 相対スリップ率：２４％、６０％ 試験片回転数：　５３５ｒｐｉ 試験荷重：４ｋｇ （２）ムーニー粘度 、　ＪＩＳ　Ｋ６３００　　ｒ未加硫ゴム物理試験方法
」によった。

（３）　そ　　の　　他 ＪＩＳ　Ｋ２ＳＯ３−７５ｒ加硫ゴム物理試験方法」に
よった。

表■の結果を考察すると、適用したカーボンブラックの
Ｎ２５Ａが同一レベルに位置する場合には、得られるゴ
ム組成物の摩耗量その他の特性は比較例に比べ実施例の
方が明らかに改善されており、同時に分散加工性の指標
となるムーニー粘度も低下改善されていることが判る。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明によるカーボンブラックによれば
ゴムに対する均質分散性と高耐摩耗性を同時に付与する
ことができるから、苛酷な走行環境で使用されるトラッ
ク、バスなどの大型タイヤトレッド用として要求性能を
十分に満足しうる有用性がある。

特許出願人　東海カーボン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＣＴＡＢが１２０〜１６０ｍ＾２／ｇ、２４Ｍ４が９５
   〜１３５ｍｌ／１００ｇ、Ｔｉｎｔが１００〜１５０％
   の範囲にあり、かつ下記（１）式で定義されるＭの値が
   下記（２）式の関係を満す特性のタイヤトレッド用カー
   ボンブラック。 Ｍ＝〔２４Ｍ４〕＾３×〔Ｔｉｎｔ〕×〔ＩＡ〕＾２／
   〔Ｎ＿２ＳＡ〕＾２×〔＠Ｄ＠ｓｔ〕／〔ΔＤｓｔ〕×
   １０＾−＾６・・・・・・・・・（１）４６５−１．８
   ８〔ＣＴＡＢ〕≦Ｍ≦４６５−１．１８〔ＣＴＡＢ〕・
   ・・・・・・・・（２） 但し、ＣＴＡＢはＣＴＡＢ比表面積（ｍ＾２／ｇ）、２
   ４Ｍ４は２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量（ｍｌ／１００ｇ）、Ｔ
   ｉｎｔは比着色力（％）、ＩＡはよう素吸着量（ｍｇ／
   ｇ）、Ｎ＿２ＳＡは窒素吸着比表面積（ｍ＾２／ｇ）、
   ＠Ｄ＠ｓｔは遠心沈降法による凝集体ストークス相当径
   分布における最大頻度のストークス相当径（ｎｍ）、Δ
   Ｄｓｔは前記分布における最大頻度の５０％頻度が得ら
   れる大小２点のストークス相当径の差を指すものとする
   。